KR20160018352A - 압연 동박 및 그것을 사용한 이차 전지용 집전체 - Google Patents

압연 동박 및 그것을 사용한 이차 전지용 집전체 Download PDF

Info

Publication number
KR20160018352A
KR20160018352A KR1020150099647A KR20150099647A KR20160018352A KR 20160018352 A KR20160018352 A KR 20160018352A KR 1020150099647 A KR1020150099647 A KR 1020150099647A KR 20150099647 A KR20150099647 A KR 20150099647A KR 20160018352 A KR20160018352 A KR 20160018352A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
copper foil
less
rolled copper
rolling
active material
Prior art date
Application number
KR1020150099647A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101677852B1 (ko
Inventor
가이치로 나카무로
Original Assignee
제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 filed Critical 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤
Publication of KR20160018352A publication Critical patent/KR20160018352A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101677852B1 publication Critical patent/KR101677852B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64Carriers or collectors
    • H01M4/66Selection of materials
    • H01M4/661Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/40Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling foils which present special problems, e.g. because of thinness
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64Carriers or collectors
    • H01M4/70Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/78Shapes other than plane or cylindrical, e.g. helical
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • Y02E60/122

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

(과제) 활물질 등의 상대재와의 밀착성이 양호한 압연 동박 및 그것을 사용한 이차 전지용 집전체를 제공한다.
(해결수단) 적어도 편면에 대해서, 콘포칼 현미경에 의해 측정한 표면의 3 차원의 실표면적을 Sa 로 하고, 그 실표면적 (Sa) 의 측정을 실시했을 때의 투영 면적을 Sm 으로 했을 때, {(Sa/Sm)-1} 이 1.3 이하이고, JIS B 0601 에 규정하는 Rsm 이 20 ㎛ 이상이고, Rsk < 0 인 압연 동박이다.

Description

압연 동박 및 그것을 사용한 이차 전지용 집전체{ROLLED COPPER FOIL AND COLLECTOR FOR SECONDARY BATTERY USING THE SAME}
본 발명은, 이차 전지용 집전체에 바람직하게 사용되는 압연 동박 및 그것을 사용한 이차 전지용 집전체에 관한 것이다.
리튬 이온 이차 전지 등의 부극 집전체로서 사용되는 동박에는, 전지의 충방전에 수반되는 부극 활물질의 팽창, 수축에 견디도록, 신장, 강도, 내열성 및 도전율이 우수한 것이 요구된다. 또, 전지의 고용량화, 소형화에 대응하기 위해서, 동박의 두께도 얇게 하는 것이 요구되고 있다.
여기서, 리튬 이온 이차 전지의 부극은, 활물질 (카본 등의 리튬 이온을 흡수 방출하는 물질) 과 바인더를 용제에 의해 분산 혼합한 페이스트를 집전체 상에 도포, 건조시키고 용제를 제거하여 제조된다. 그리고, 리튬 이온 이차 전지를 충방전하면, 활물질에 리튬 이온이 출입하여 그 체적이 변화되고, 집전체로부터 벗겨지는 경우가 있다. 부극재가 집전체로부터 박리되면 전지의 성능이 저하되기 때문에, 집전체에는 부극재와의 밀착성이 우수한 것도 요구된다.
그래서, 종래부터, 집전체인 동박 표면을 조화 (粗化) 하고, 부극재와의 밀착력을 향상시키는 것이 널리 실시되고 있다.
이것에 대하여, 본 출원인은, 압연 동박을 집전체에 사용할 때에는, 종래와 같이 조화 처리하는 것이 아니라, 오히려 표면 성상을 평활하게 하고, 보다 미세한 요철을 표면에 형성함으로써 활물질과의 밀착성을 높이는 기술을 제안하였다 (특허문헌 1). 이 기술에 있어서는, 압연 동박의 표면 조도를, 0.01 ㎛ ≤ Ra ≤ 0.10 ㎛ 로 규정하고, 또한, RSm ≤ 20 ㎛ 를 만족하도록 규정하고 있다.
일본 공개특허공보 2011-9207호
그런데, 최근에는, 환경 부하의 관점에서, 활물질과 바인더를 분산시키는 매체가 용제계로부터 수계로 바뀌고 있고, 수계 용매를 사용한 경우에도 부극재와의 밀착력을 향상시키는 것이 요구되고 있다. 그러나, 수계 용매를 사용한 경우, 압연 동박과의 밀착성이 저하되는 것이 우려된다. 이것은, 예를 들어 부극 활물질인 카본의 표면이 소수성이고, 물에 분산되기 어렵고, 응집하여 조대 입자가 되는 것이 한가지 원인이라고도 생각된다.
따라서, 본 발명은, 활물질 등의 상대재와의 밀착성이 양호한 압연 동박 및 그것을 사용한 이차 전지용 집전체의 제공을 목적으로 한다.
본 발명자는, 동박으로서 전해 동박에 비해 강도가 높은 압연 동박을 사용한 경우에, 동박 표면을 평활하게 하면서도, 표면의 요철의 간격을 비교적 크게 한 표면 성상으로 함으로써, 활물질 등의 상대재와의 밀착성이 향상되는 것을 알아냈다.
즉, 본 발명의 압연 동박은, 적어도 편면에 대해서, 콘포칼 현미경에 의해 측정한 표면의 3 차원의 실표면적을 Sa 로 하고, 그 실표면적 (Sa) 의 측정을 실시했을 때의 투영 면적을 Sm 으로 했을 때, {(Sa/Sm)-1} 이 1.3 이하이고, JIS B 0601 에 규정하는 Rsm 이 20 ㎛ 이상이고, Rsk < 0 이다.
본 발명의 압연 동박의 두께가 20 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 압연 동박에 있어서, {(Sa/Sm)-1} 이 0.5 이하이고, Rsk 가 -0.8 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 이차 전지용 집전체는, 상기 압연 동박을 사용하여 이루어진다.
본 발명에 의하면, 활물질 등의 상대재와의 밀착성이 양호한 압연 동박이 얻어진다.
도 1 은 산술 평균 조도 (Ra) 의 측정 방법을 나타내는 모식도이다.
도 2 는 실표면적 (Sa) 의 측정 방법을 나타내는 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 관련된 압연 동박에 대해서 설명한다. 또, 본 발명에 있어서 % 란, 특별히 언급하지 않는 한, 질량% 를 나타내는 것으로 한다.
본 발명의 실시형태에 관련된 압연 동박은, 적어도 편면에 대해서, 콘포칼 현미경에 의해 측정한 표면의 3 차원의 실표면적을 Sa 로 하고, 그 실표면적 (Sa) 의 측정을 실시했을 때의 투영 면적을 Sm 으로 했을 때, {(Sa/Sm)-1} 이 1.3 이하이고, 또한, 그 면의 JIS B 0601 에 규정하는 Rsm 이 20 ㎛ 이상이고, Rsk < 0 이다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 종래부터 표면의 요철을 나타내는 지표로서, 산술 평균 조도 (Ra) 가 알려져 있다. Ra 는, 조도 곡선 (f) 을 중심선 (C) 에서 되접어 꺾었을 때의 조도 곡선 (f) 이 둘러싸는 면적 (S) 을 측정 길이 (L) 로 나눈 높이 (H) 에 상당하는 것이다. 이 때문에, 도 1 의 (a) 에 나타내는 바와 같이 개개의 요철을 나타내는 조도 곡선 (f) 이 길이 (L) 방향으로 넓어지는 비교적 완만한 경우와, 도 1 의 (b) 에 나타내는 바와 같이 개개의 요철을 나타내는 조도 곡선 (f2) 이 미소하고 급준한 경우에서, Ra 가 동등해지는 경우가 있다. 요컨대, Ra 는 미소하고 급준한 요철을 낮게 추측하는 경향이 있어, 표면의 평활도를 반영하는 지표로서 충분하지 않다.
그래서, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 개개의 요철을 반영한 지표로서, 표면의 3 차원의 실표면적 (Sa) 을 측정하고, Sa 를 투영 면적 (Sm) 으로 규격화함으로써, 압연 동박 표면의 미세한 요철의 정도 (평활도) 를 나타낼 수 있다.
Sa 는, 콘포칼 현미경에 의해 압연 동박 표면의 소정의 측정 영역 (R) 의 3 차원 형상을 비접촉으로 측정하고, 화상 해석하여 구한다. 구체적으로는, 측정 영역 (R) 의 XY 평면 내를 소정의 해상도로 X 방향으로 선상으로 주사하고, 이 주사를 Y 방향으로 소정 피치로 반복하고, 복수 개의 2 차원 요철 곡선 (G) 을 취득한다. 그리고 복수의 곡선 (G) 의 데이터를 화상 해석하여 측정 영역 (R) 내에서 3 차원 표현하고, 그 3 차원 표면의 Sa 를 산출한다.
또, Sm 은, 측정 영역 (R) 의 면적에 상당한다.
Sa ≥ Sm 이고, 표면의 평활도가 높을수록, (Sa/Sm) 은 1 에 근접하고, {(Sa/Sm)-1} 은 0 에 근접한다. 한편, {(Sa/Sm)-1} 이 커질수록, 표면의 요철이 현저하다.
{(Sa/Sm)-1} 이 1.3 이하이면 동박 표면이 평활해지고, 오히려 활물질 등의 상대재와의 밀착성이 양호해진다. {(Sa/Sm)-1} 이 0.5 이하이면, 밀착성이 더욱 양호해짐과 함께, 동박 표면의 평활도가 높아지므로, 압연 동박의 두께를 균일하게 하면서 전체에 얇게 할 수 있고, 전지의 고용량화, 소형화가 도모된다.
또, 본 발명에 있어서는, 압연 동박의 표면에는 조화 처리가 실시되어 있지 않고, 최종 냉간 압연 그대로의 상태, 또는 최종 냉간 압연 후의 압연면의 {(Sa/Sm)-1} 을 저해하지 않는 레벨로 평활한 도금 등을 실시한 것으로 한다.
{(Sa/Sm)-1} 의 하한은 한정되지 않지만, 압연 조건 등으로부터 실용상, 0.002 정도이다.
또한, 본 발명에 있어서는, {(Sa/Sm)-1} 을 규정한 면의, JIS B 0601 에 규정하는 Rsm 이 20 ㎛ 이상이다.
상기 서술한 바와 같이, {(Sa/Sm)-1} 을 1.3 이하로 하여 동박 표면을 평활하게 함으로써, 활물질 등의 상대재와의 밀착성이 양호해지는데, Rsm 을 20 ㎛ 미만으로 하면, 수계 용매를 사용하여 분산시킨 전극 활물질과 동박 표면의 밀착력이 저하되는 것이 판명되었다.
여기서, 상기 서술한 바와 같이, Ra 는 조도 곡선을 중심선으로부터 되접어 꺾고, 그 조도 곡선과 중심선에 의해서 얻어진 면적을 길이 (L) 로 나눈 값이다. 한편, RSm (조도 곡선 요소의 평균 길이) 은, 조도 곡선이 평균선과 교차하는 교점으로부터 구한 산골 (山谷) 1 주기의 간격의 평균값이고, 요철의 평균 파장에 상당한다. 따라서, RSm 보다 입경이 작은 입자는, 동박 표면의 오목부에 들어갈 수 없고, 볼록부에 점접촉하여 밀착력이 저하된다고 생각된다. 예를 들어, 리튬 이온 이차 전지의 부극 활물질인 카본은 입경이 10 ∼ 20 ㎛ 이다. 특히, 부극 활물질인 카본의 표면이 소수성이고, 물에 분산되기 어렵고, 응집하여 조대 입자가 되기 때문에, 동박 표면과의 접촉 면적이 저감되는 경향이 있으므로, 수계 용매를 사용하여 전극 활물질을 분산시킨 경우에, 전극 활물질과 동박 표면의 밀착력이 현저히 저하된다고 생각된다.
또, Rsm 의 상한은, {(Sa/Sm)-1} 이 1.3 이하인 한 특별히 규정되지 않지만, 압연 조건 등으로부터 실용상 100 ㎛ 정도이다.
또한, 본 발명에 있어서는, {(Sa/Sm)-1} 을 규정한 면의, JIS B 0601 에 규정하는 Rsk 가 부 (負) 이다. Rsk 는 요철의 형상에 따라 값이 결정되는 파라미터인 스큐니스를 나타내고, 평균선을 중심으로 했을 때의 산부와 골부의 대칭성을 나타낸다. Rsk = 0 이면, 평균선에 대하여 대칭이다. Rsk > 0 이면 평균선에 대하여 하측으로 기울어 있는, 요컨대 볼록부 선단이 예리하게 뾰족해지고, 또한 오목부 말단이 폭이 넓어진다. 한편, Rsk < 0 이면 평균선에 대하여 상측으로 기울어 있는, 요컨대 볼록부 선단이 폭넓고, 또한 오목부 말단이 예리해진다.
따라서, Rsk > 0 이면, 뾰족한 볼록부 선단과 활물질 등의 입자가 점접촉하여 밀착력이 저하되고, Rsk < 0 이면 볼록부 선단이 매끄럽고, 활물질 등의 입자와 동박 표면의 접촉 면적이 증대되어 밀착력이 향상된다고 생각된다.
바람직하게는 Rsk ≤ -0.8 이면, 상대재와의 밀착성이 더욱더 양호해진다.
또, Sa, Rsm 은, 예를 들어, 콘포칼 현미경 (예, 레이저텍사 제조, 형번 : HD100D) 을 사용하여, Rsk 는, 예를 들어, 접촉식 표면 조도 측정기 (예, 주식회사 코사카 연구소 제조, 형번 : 서프코더 SE-3400) 를 사용하여 바람직하게 측정할 수 있다.
압연 동박의 두께를 얇게 하여 전지의 고용량화, 소형화를 도모하는 관점에서, 압연 동박의 두께는 20 ㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 ∼ 2 ㎛, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 4 ㎛ 이다.
압연 동박의 조성은, JIS-C 1100 에 규격하는 터프 피치동 또는 JIS-C1020 에 규격하는 무산소동으로 할 수 있다. 압연 동박에 연성과 도전성을 부여하기 위해서, 상기한 순동에 가까운 조성으로 할 필요가 있다. 압연 동박에 함유되는 산소 농도는, 터프 피치동의 경우에는 0.01 ∼ 0.05 질량%, 무산소동의 경우에는 0.001 질량% 이하이다.
또한, 상기 터프 피치동 또는 무산소동에 대하여, Ag 를 0.005 ∼ 0.05 질량%, 및/또는 Sn 을 0.005 ∼ 0.15 질량% 함유해도 된다. 이들 첨가 원소는 표면의 형태에는 영향을 주지 않지만, 압연 동박에 Ag 또는 Sn 을 첨가하면, 내피로성이 향상되어 활물질의 체적 변화에 따른 변형에 의해 파단되기 어려워지기 때문이다. 압연 동박에 대한 Ag 의 첨가량이 0.005 질량% 미만, 또는 Sn 의 첨가량이 0.005 질량% 미만이면 첨가 효과가 충분히 발휘되지 않고, Ag 의 첨가량이 0.05 질량% 를 초과하거나, 또는 Sn 의 첨가량이 0.15 질량% 를 초과하면 첨가 원소의 내피로성에 대한 기여가 작고, 도전율 저하 등의 폐해가 현저히 나타나는 경우가 있다.
상기 터프 피치동 또는 무산소동에 대하여, Ti 및 Zr 의 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종을 합계로 0.005 ∼ 0.15 질량% 함유해도 된다. 또, 상기 터프 피치동 또는 무산소동에 대하여, Ni 및 Si 의 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종을 합계로 0.005 ∼ 0.15 질량% 함유해도 된다.
다음으로, 본 발명의 압연 동박의 제조 방법의 일례에 대해서 설명한다.
본 발명의 압연 동박은, 구리 잉곳을 열간 압연 후, 냉간 압연과 어닐링을 반복하고, 마지막에 최종 냉간 압연으로 소정 두께로 마무리하여 제조할 수 있다.
여기서, {(Sa/Sm)-1} 을 1.3 이하, 또한 Rsm 을 20 ㎛ 이상으로 하는 방법으로서, 최종 냉간 압연의 최종 패스에 있어서, 회전축의 방향을 따른 표면의 산술 평균 조도 (Ra) 가 0.05 ∼ 1.5 ㎛ 인 압연 롤을 사용하여 압연하는 것을 들 수 있다. 압연 롤의 산술 평균 조도 (Ra) 가 0.05 ㎛ 미만이면, 동박 표면이 지나치게 평활해져 Rsm 이 20 ㎛ 미만이 된다. 한편, 압연 롤의 Ra 가 1.5 ㎛ 를 초과하면, 얻어진 동박 표면이 거칠어져 {(Sa/Sm)-1} 이 1.3 을 초과함과 함께, 압하 능력이 낮아 효율적인 압연을 할 수 없다.
Rsk < 0 으로 하는 방법으로서, 최종 냉간 압연의 최종 패스에 있어서, 압연유의 점도를 7.0 cSt 이하로 한다. Ra 가 0.05 ∼ 1.5 ㎛ 인 압연 롤을 사용하여 압연할 때, 압연유의 점도를 7.0 cSt 이하로 하면, 동박 표면이 마모되어 평활해지고, 동박 표면의 미세한 볼록부를 찌부러뜨려 Rsk < 0 이 된다고 생각된다. 압연유의 점도의 하한은 한정되지 않지만, 압연 조건 등으로부터 실용상, 4 cSt 정도이다.
또, 최종 냉간 압연의 최종 패스에서의 유막 당량을 10000 이상 40000 이하로 한다. 유막 당량을 10000 미만으로 하면, 롤과 재료 표면의 응착이 일어난다. 한편, 유막 당량이 40000 을 초과하면, 얻어진 동박 표면이 거칠어진다. 유막 당량을 10000 이상 20000 미만으로 하면 바람직하다.
또, 상기 유막 당량은 하기 식으로 나타낸다. (유막 당량) = {(압연유 점도, 40 ℃ 의 동점도 ; cSt) × (압연 속도 ; m/분)}/{(재료의 항복 응력 ; ㎏/㎟) × (롤 물림각 ; rad)}
압연유 점도는 7.0 cSt 정도, 압연 속도 200 ∼ 600 m/분, 롤의 물림각은 예를 들어 0.001 ∼ 0.04 rad 로 할 수 있다.
단, 롤의 물림각 = {(압연 전후의 판두께차 [㎜])/(롤 편평 반경 [㎜])0.5}, 롤 편평 반경 [㎜] = (롤 반경 [㎜] × (1 + 2 × {(10.8 × 10-4) × 압연 하중 [× 9.8 N]})/{판폭 [㎜] × (압연 전후의 판두께차 [㎜])}) 로 나타낸다.
또, 최종 냉간 압연 전의 압연 평행 방향으로 측정한 동박의 표면 조도 (Ra) 는 1.0 ㎛ 이하로 하면 바람직하다. 동박의 표면 조도 (Ra) 의 하한은 특별히 정해진 것은 아니지만, 실용상은 0.01 ㎛ 이상이다. 최종 냉간 압연 전의 열처리 후에는 산화층을 제거하기 위해서 산세나 연마를 실시하는데, 이 공정에서 재료의 표면 조도 (Ra) 가 1.0 ㎛ 를 초과하면, 최종 냉간 압연 후의 동박 표면이 거칠어지고, {(Sa/Sm)-1} 이 1.3 을 초과하는 경우가 있다. 한편, 재료의 Ra 를 0.01 ㎛ 이하로 하면 산화층의 제거에 시간이 걸리기 때문에, 생산성이 저하되는 경우가 있다.
(실시예)
전기 구리를 원료로 하여, 구리 99.9 wt% 의 잉곳을 주조하였다. 다음으로 잉곳에 대하여, 950 ℃ 에서 두께 8 ㎜ 까지 열간 압연을 실시하고, 표면의 산화 스케일을 면삭한 후, 냉간 압연과 어닐링을 적당히 반복한 후, 최종 냉간 압연을 실시하고 압연 동박을 얻었다. 최종 냉간 압연 후에 조면화 처리는 실시하지 않았다.
최종 냉간 압연의 최종 패스에서의, 압연 롤의 회전축에 평행한 방향을 따른 표면의 산술 평균 조도 (Ra), 압연유 점도, 및 유막 당량을 표 1 에 나타낸다.
얻어진 각 시료에 대해서, 여러 특성의 평가를 실시하였다.
[실표면적 (Sa)]
콘포칼 현미경 (레이저텍사 제조, 형번 : HD100D) 을 사용하고, 도 2 에 나타내는 바와 같이 하여, 동박 표면의 측정 영역 (R) (시야 ; 240 ㎛ × 180 ㎛) 의 XY 평면 내를 해상도 20 ㎛ 피치로 X 방향 (압연 평행 방향, 전해 동박의 경우에는 MD 방향) 으로 선상으로 주사하고, 이 주사를 Y 방향으로 피치 P = 20 ㎛ 로 반복하고, 108 개의 2 차원 요철 곡선 (윤곽 곡선) (G) 을 취득하였다. 그리고 복수의 곡선 (G) 의 데이터를 콘포칼 현미경에 장착되어 있는 소프트웨어에 의해 화상 해석하여 측정 영역 (R) 내에서 3 차원 표현하고, 그 3 차원 표면의 Sa 를 동 소프트웨어에 의해 산출하였다. 측정은, 동박의 편면에 대하여 실시하였다.
또, Sm 은, 상기한 측정 영역 (R) 의 면적이다.
[Rsm]
JIS B 0601 에 준거하여 콘포칼 현미경 (레이저텍사 제조, 형번 : HD100D) 을 사용하여 측정하였다.
[표면 조도 및 Rsk]
동박의 JIS B 0601-1994 에 규정하는 산술 평균 조도 (Ra) 및 Rsk 를, 박 표면을 압연 평행 방향을 따라 측정하였다. 측정은, 동박 중 실표면적 (Sa) 을 측정한 것과 동일한 면에 대하여 실시하였다. 또, 측정은, 접촉식 표면 조도계 (코사카 연구소 제조 SE-3400) 를 사용하고, n ≥ 3 에서 측정한 평균값을 구하였다. 동일하게 하여, 압연 롤의 회전축의 방향을 따른 표면의 Ra 를 측정하였다.
[밀착성]
이하와 같이 하여 활물질 페이스트를 각 시료의 동박 표면에 도포 후, 건조시켜 용매를 제거하고, 부극 활물질의 밀착성을 평가하였다.
(1) 이하의 용제계, 및 수계의 활물질 페이스트를 제조한다.
(2) 집전체인 동박의 표면에 상기 활물질 페이스트를 도포한다.
(3) 활물질 분산액을 도포한 동박을 건조기에서 90 ℃ × 30 분간 가열한다.
(4) 건조 후, 가로 세로 20 ㎜ 로 잘라내고, 1.5 톤/㎜2 × 20 초간의 하중을 가한다.
(5) 상기 샘플을 커터로 바둑판 눈금 형상으로 1 ㎜ 간격의 자른 흠집을 형성하고, 시판되는 점착 테이프 (셀로판 테이프 (등록상표)) 를 붙이고, 무게 2 ㎏ 의 롤러를 두고 1 왕복시켜 점착 테이프를 압착한다.
(6) 점착 테이프를 벗기고, 동박 상에 잔존한 활물질은, 표면의 화상을 PC 에 넣고, 2 치화에 의하여 활물질의 잔존율을 산출. 잔존율은, 각 샘플 3 개의 평균값으로 하였다.
밀착성의 평가는, 잔존율 0 ∼ 50 % 를 「×」, 50 ∼ 70 % 를 「△」, 70 ∼ 90 % 를 「○」, 90 % 이상을 「◎」로 하였다. 평가가 ◎ ∼ △ 이면, 실용상 문제는 없다.
여기서, 수계의 활물질 페이스트는, 평균 직경 9 ㎛ 의 인공 흑연과 바인더 (SBR : 스티렌부타디엔 공중합체) 를 중량비 1 : 9 로 혼합하고, 이것을 물 (용매) 에 분산시켜 조제하였다. 동일하게, 용제계의 활물질 페이스트는, 바인더를 PVDF (폴리비닐리덴플루오라이드) 로 바꾸고, 용매를 용제 (N-메틸-2-피롤리돈) 로 바꿔 조제하였다.
얻어진 결과를 표 1 에 나타낸다.
Figure pat00001
표 1 로부터 명확한 바와 같이, {(Sa/Sm)-1} 이 1.3 이하, Rsm 이 20 ㎛ 이상, Rsk < 0 인 각 실시예의 경우, 활물질 페이스트의 용매가 용제계 및 수계 모두 밀착성이 양호하였다. 특히, {(Sa/Sm)-1} 이 0.05 이하, 또한 Rsk 가 -0.8 이하인 실시예 1, 2 의 경우, 수계 용매에서의 밀착성이 더욱 양호하였다.
한편, {(Sa/Sm)-1} 이 1.3 을 초과한 비교예 1, 2, 4, 5 의 경우, 수계 용매에서의 밀착성이 열등했다. 또, 비교예 1, 2 는 전해 동박이기 때문에, 그 표면이 압연 동박에 비해 거친 경향이 있다.
또, 비교예 4 는, 압연 롤의 Ra 가 1.5 ㎛ 를 초과했기 때문에, {(Sa/Sm)-1} 이 1.3 을 초과했다고 생각된다. 또, 비교예 4 는, Rsm 이 20 ㎛ 미만이 되었지만, 이 Rsm 은, 표면의 조도와 직접 관계되는 것은 아니다.
비교예 5 는, 유막 당량이 40000 을 초과했기 때문에, {(Sa/Sm)-1} 이 1.3 을 초과했다고 생각된다.
Rsk > 0 이 된 비교예 3 의 경우, 용제계 및 수계 용매에서의 밀착성이 모두 열등했다. 또, 비교예 3 의 경우, 압연유의 점도가 7.0 cSt 를 초과했기 때문에, 압연시에 동박 표면이 마모되어 평활해지기 어렵고, 동박 표면의 미세한 볼록부가 남았기 때문에 Rsk > 0 이 되었다고 생각된다.
{(Sa/Sm)-1} 이 1.3 이하, Rsk < 0 인데, Rsm 이 20 ㎛ 미만인 참고예의 경우, 용제계 용매에서의 밀착성은 우수했지만, 수계 용매에서의 밀착성이 열등했다. 또, 참고예는, 특허문헌 1 의 제조 조건을 모방한 것이고, 압연 롤의 Ra 를 0.05 ㎛ 미만으로 했기 때문에, 동박 표면의 평탄한 범위가 넓어지고, Rsm 이 20 ㎛ 미만이 되었다.

Claims (4)

  1. 적어도 편면에 대해서, 콘포칼 현미경에 의해 측정한 표면의 3 차원의 실표면적을 Sa 로 하고, 그 실표면적 (Sa) 의 측정을 실시했을 때의 투영 면적을 Sm 으로 했을 때, {(Sa/Sm)-1} 이 1.3 이하이고,
    JIS B 0601 에 규정하는 Rsm 이 20 ㎛ 이상이고, Rsk < 0 인 압연 동박.
  2. 제 1 항에 있어서,
    두께가 20 ㎛ 이하인 압연 동박.
  3. 제 1 항에 있어서,
    {(Sa/Sm)-1} 이 0.5 이하이고, Rsk 가 -0.8 이하인 압연 동박.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 압연 동박을 사용한 이차 전지용 집전체.
KR1020150099647A 2014-08-07 2015-07-14 압연 동박 및 그것을 사용한 이차 전지용 집전체 KR101677852B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2014-161368 2014-08-07
JP2014161368A JP2016036829A (ja) 2014-08-07 2014-08-07 圧延銅箔及びそれを用いた二次電池用集電体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160018352A true KR20160018352A (ko) 2016-02-17
KR101677852B1 KR101677852B1 (ko) 2016-11-18

Family

ID=55376996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150099647A KR101677852B1 (ko) 2014-08-07 2015-07-14 압연 동박 및 그것을 사용한 이차 전지용 집전체

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2016036829A (ko)
KR (1) KR101677852B1 (ko)
CN (1) CN105375033B (ko)
TW (1) TWI631756B (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6302009B2 (ja) * 2016-07-12 2018-03-28 古河電気工業株式会社 銅合金圧延材及びその製造方法並びに電気電子部品
CN109792038A (zh) 2016-09-29 2019-05-21 日本电气株式会社 电极和二次电池
JP7114499B2 (ja) * 2019-01-30 2022-08-08 Jx金属株式会社 表面処理銅箔、銅張積層板及びプリント配線板
JP7296757B2 (ja) * 2019-03-28 2023-06-23 Jx金属株式会社 銅合金、伸銅品及び電子機器部品
CN111525141A (zh) * 2020-04-30 2020-08-11 江苏厚生新能源科技有限公司 一种高比表铝箔的制备方法
KR20230062807A (ko) * 2020-09-07 2023-05-09 나믹스 가부시끼가이샤 구리박 및 적층체 및 이들의 제조 방법
WO2022131189A1 (ja) * 2020-12-15 2022-06-23 Jfeスチール株式会社 非水電解質二次電池の集電体用のクロム含有鋼板

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002319432A (ja) * 2001-04-23 2002-10-31 Sanyo Electric Co Ltd リチウム二次電池
JP2010282958A (ja) * 2009-05-08 2010-12-16 Furukawa Electric Co Ltd:The 2次電池用負極、電極用銅箔、2次電池および2次電池用負極の製造方法
JP2011009207A (ja) 2009-05-29 2011-01-13 Jx Nippon Mining & Metals Corp リチウム電池集電体用圧延銅箔
KR20120098818A (ko) * 2010-01-25 2012-09-05 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 이차 전지 부극 집전체용 구리박

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4401998B2 (ja) * 2005-03-31 2010-01-20 日鉱金属株式会社 銅張積層基板用高光沢圧延銅箔及びその製造方法
KR101609406B1 (ko) * 2008-10-31 2016-04-05 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 비수계 2차 전지용 부극 재료
JP4972115B2 (ja) * 2009-03-27 2012-07-11 Jx日鉱日石金属株式会社 圧延銅箔
JP5094834B2 (ja) * 2009-12-28 2012-12-12 Jx日鉱日石金属株式会社 銅箔の製造方法、銅箔及び銅張積層板
JP5226027B2 (ja) * 2010-03-31 2013-07-03 Jx日鉱日石金属株式会社 リチウムイオン電池集電体用銅箔
JP5467930B2 (ja) * 2010-05-19 2014-04-09 Jx日鉱日石金属株式会社 銅張積層板
KR20130043122A (ko) * 2011-01-14 2013-04-29 쇼와 덴코 가부시키가이샤 집전체
JP5124039B2 (ja) * 2011-03-23 2013-01-23 Jx日鉱日石金属株式会社 銅箔及びそれを用いた銅張積層板
JP5496139B2 (ja) * 2011-03-28 2014-05-21 Jx日鉱日石金属株式会社 銅箔及びそれを用いた二次電池
TWI569502B (zh) * 2011-07-29 2017-02-01 Uacj Corp A current collector, and an electrode structure using the current collector, and a nonaqueous electrolyte A battery, an electric double layer capacitor, a lithium ion capacitor, or a storage member
JP5362921B1 (ja) * 2012-11-09 2013-12-11 Jx日鉱日石金属株式会社 表面処理銅箔及びそれを用いた積層板
TWI621381B (zh) * 2014-04-02 2018-04-11 Jx Nippon Mining & Metals Corp Laminated body with metal foil with carrier

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002319432A (ja) * 2001-04-23 2002-10-31 Sanyo Electric Co Ltd リチウム二次電池
JP2010282958A (ja) * 2009-05-08 2010-12-16 Furukawa Electric Co Ltd:The 2次電池用負極、電極用銅箔、2次電池および2次電池用負極の製造方法
JP2011009207A (ja) 2009-05-29 2011-01-13 Jx Nippon Mining & Metals Corp リチウム電池集電体用圧延銅箔
KR20120098818A (ko) * 2010-01-25 2012-09-05 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 이차 전지 부극 집전체용 구리박

Also Published As

Publication number Publication date
CN105375033A (zh) 2016-03-02
JP2016036829A (ja) 2016-03-22
CN105375033B (zh) 2018-10-12
TWI631756B (zh) 2018-08-01
KR101677852B1 (ko) 2016-11-18
TW201618362A (zh) 2016-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101677852B1 (ko) 압연 동박 및 그것을 사용한 이차 전지용 집전체
JP5417458B2 (ja) 二次電池負極集電体用銅箔
EP2693542A1 (en) Electrolytic copper foil for secondary battery anode collector and method for producing same
WO2015186752A1 (ja) 集電体用金属箔、集電体及び集電体用金属箔の製造方法
JP6756940B1 (ja) 電解銅箔ならびにそれを含む電極およびリチウムイオン電池
TWI696727B (zh) 電解銅箔與儲能裝置的集電體
JP5416037B2 (ja) リチウム電池集電体用圧延銅箔
TWI455394B (zh) Copper foil for lithium ion battery collectors
KR20110125641A (ko) 리튬 이온 2 차 전지용 전극
WO2014112619A1 (ja) 銅箔、リチウムイオン電池用負極及びリチウムイオン二次電池
KR20150032307A (ko) 집전호일, 전극 구조체, 리튬 이차전지 또는 전기2중층 커패시터
JP2015017301A (ja) 二次電池集電体用銅合金圧延箔およびその製造方法
JP6316095B2 (ja) 圧延銅箔およびリチウムイオン二次電池負極集電体
JP6190646B2 (ja) 二次電池集電体用銅合金圧延箔およびその製造方法
JPWO2016136804A1 (ja) アルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法
CN106794661A (zh) 层叠多孔膜和非水电解液二次电池
JP5127082B2 (ja) 圧延銅箔
CN110462901A (zh) 锂离子电池集电体用压延铜箔及锂离子电池
JP2017130383A (ja) リチウムイオン電池用正極シートの製造方法
JP2013018054A (ja) 圧延銅箔
WO2022210654A1 (ja) 集電体用鋼箔、電極、及び、電池
JP6162512B2 (ja) 二次電池集電体用銅合金圧延箔およびその製造方法
JP7164765B2 (ja) 電解鉄箔
JP5698634B2 (ja) 圧延銅箔
DE102016217600A1 (de) Strukturierte Elektrode und Verfahren zur Herstellung derselben

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191016

Year of fee payment: 4